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螺旋桨设计中的CFD优化策略与实验验证
1
作者 顾湘男 施小勇 +1 位作者 谷雨 白冰 《中文科技期刊数据库（全文版）工程技术》 2024年第2期0060-0063,共4页
本文聚焦于“螺旋桨设计中的CFD优化策略与实验验证”,旨在探讨在螺旋桨设计中基于计算流体动力学(CFD)的优化方案,并通过实验证明其有效性。通过深度分析螺旋桨结构,明确了设计中需优化的关键参数,包括叶片形状、扭曲度和攻角等。采用... 本文聚焦于“螺旋桨设计中的CFD优化策略与实验验证”,旨在探讨在螺旋桨设计中基于计算流体动力学(CFD)的优化方案,并通过实验证明其有效性。通过深度分析螺旋桨结构,明确了设计中需优化的关键参数,包括叶片形状、扭曲度和攻角等。采用CFD技术进行数值模拟,监测和分析流场、压力分布等关键参数,最终确定最佳设计方案。在CFD优化的基础上,通过实验验证,验证数值模拟结果的可行性和准确性。实验结果与数值模拟结果的对比表明,CFD优化策略在提高螺旋桨性能的同时,有效降低试验方案的开发成本。本研究为螺旋桨设计提供高效的优化方法,同时为涡轮机械的设计提供有益的参考。 展开更多
关键词 螺旋桨设计 计算流体动力学(CFD) 优化策略 实验验证 涡轮机械 性能提升
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冰阻塞参数对吊舱推进装置性能的影响
2
作者 白冰 周剑 +1 位作者 辛公正 顾湘男 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2023年第3期16-21,共6页
为研究阻塞冰与吊舱推进装置相对位置变化引起的水动力性能变化规律、载荷分布特点和流场变化趋势,通过建立冰与吊舱推进装置相互作用的数值模型和理论计算方法,改变阻塞冰的状态和空间位置变化。计算结果表明:在来流方向,当阻塞系数相... 为研究阻塞冰与吊舱推进装置相对位置变化引起的水动力性能变化规律、载荷分布特点和流场变化趋势,通过建立冰与吊舱推进装置相互作用的数值模型和理论计算方法,改变阻塞冰的状态和空间位置变化。计算结果表明:在来流方向,当阻塞系数相同时,冰块尾端与桨盘面的轴向距离越近,螺旋桨的推力系数和扭矩系数越大;当阻塞面积相同时,螺旋桨的旋向对螺旋桨的推力系数和扭矩系数的影响不大;在相同阻塞系数下,垂向距离分布对螺旋桨的推力系数和扭矩系数几乎没有影响。冰块阻塞物对螺旋桨的阻塞面积越大,螺旋桨前面的低压区域越大;随着阻塞面积减小,阻塞物对螺旋桨的影响逐渐减小。研究结果可为冰区吊舱推进器的总体设计提供指导。 展开更多
关键词 吊舱推进装置 性能 冰阻塞参数 相对位置
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水翼叶梢涡空化实验研究进展 被引量：3
3
作者 刘玉文 徐良浩 +2 位作者 宋明太 顾湘男 彭晓星 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1-11,共11页
针对螺旋桨、水轮机以及导管桨等叶片的梢涡空化现象,国内外学者开展了一系列相关实验研究。本文对梢涡空化起始(或初生)、发展与溃灭(或消失)等3个阶段的实验研究进展及成果进行综述,梳理未来的研究方向及关键问题,为梢涡空化研究提供... 针对螺旋桨、水轮机以及导管桨等叶片的梢涡空化现象,国内外学者开展了一系列相关实验研究。本文对梢涡空化起始(或初生)、发展与溃灭(或消失)等3个阶段的实验研究进展及成果进行综述,梳理未来的研究方向及关键问题,为梢涡空化研究提供参考。关于梢涡空化初生问题,基于旋涡理论模型及流场测量技术,对不同翼型的梢涡结构特征进行分析,根据空化发生的相变条件(即气核、低压以及低压作用时间),初步认识了梢涡空化发生机理;关于梢涡空化发展问题,以辐射噪声骤增为典型特征,借助空泡图像的高速摄影及声学信号同步采集技术,研究梢涡空化形态及对应的辐射噪声特征,通过进一步解释“涡唱”现象,深入认识了梢涡空化发生机理;关于梢涡空化溃灭问题,溃灭发生位置一般远离桨叶等水力机械,对结构物的振动与剥蚀影响很小,本文不作详细阐述。此外,对梢涡空化初生的准确预报,一直是相关理论研究成果应用于工程实际所面临的一个重要问题。归根结底,主要是影响梢涡空化关键参数(比如载荷、雷诺数和水质等)的尺度效应问题和梢涡空化初生预报公式逐渐完善的问题。 展开更多
关键词 水翼 梢涡 空化 辐射噪声 流动显示
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三维水翼梢涡空泡和片空泡的雷诺数影响试验研究 被引量：2
4
作者 顾湘男 曾志波 +1 位作者 彭晓星 丁恩宝 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期28-37,共10页
螺旋桨空化是影响船舶隐身性能的一个重要因素,其中片空泡和梢涡空泡是两种主要的空泡类型。由于空化现象的复杂性,当前在工程实践中对螺旋桨空泡的预报主要是依靠模型试验。由于无法满足全相似律,如在缩比模型试验中难以满足雷诺数相似... 螺旋桨空化是影响船舶隐身性能的一个重要因素,其中片空泡和梢涡空泡是两种主要的空泡类型。由于空化现象的复杂性,当前在工程实践中对螺旋桨空泡的预报主要是依靠模型试验。由于无法满足全相似律,如在缩比模型试验中难以满足雷诺数相似,其引起的尺度效应是影响预报精度的重要障碍。为此,需要引入相关的修正方法。针对一个给定尺度的三维水翼进行了不同攻角、不同水速下梢涡空化及片空化的试验来考察雷诺数的影响。试验在中国船舶科学研究中心的循环水槽进行,采用了高速摄影与水声设备。试验结果为建立基于模型试验的螺旋桨空化实船预报方法提供了依据。 展开更多
关键词 梢涡空泡 片空泡 尺度效应 空化初生
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螺旋桨空泡与脉动压力及振动特性研究 被引量：11
5
作者 陆芳 陆林章 +1 位作者 庞业珍 顾湘男 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期1294-1299,共6页
为了提高螺旋桨效率,在船舶螺旋桨设计中通常会增大桨叶梢部载荷。桨叶在旋转过程中不断地重复进入和退出船体尾流场,使得梢涡空泡容易发生猝发(bursting)现象;另外由于尺度效应的存在使得梢涡空泡在实船螺旋桨上比模型试验观测到的更... 为了提高螺旋桨效率,在船舶螺旋桨设计中通常会增大桨叶梢部载荷。桨叶在旋转过程中不断地重复进入和退出船体尾流场,使得梢涡空泡容易发生猝发(bursting)现象;另外由于尺度效应的存在使得梢涡空泡在实船螺旋桨上比模型试验观测到的更为强烈,猝发现象更容易发生并且更为剧烈;当梢涡空泡猝发产生时将引起脉动压力高阶量或宽带谱的增大,从而引起相应的船体振动或严重的噪声。本文通过对3600箱集装箱船实船螺旋桨梢涡空泡猝发现象与脉动压力、振动等特性关系的分析,研究了螺旋桨梢涡空泡猝发引起的脉动压力高阶量或宽带谱特性以及相应的振动等特性。结果表明:船体振动宽带谱特性与螺旋桨梢涡空泡的猝发有关;螺旋桨梢涡空泡猝发引起的船体振动高阶量特性比脉动压力高阶量更为强烈。 展开更多
关键词 螺旋桨 空泡 猝发 脉动压力 振动
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超大型矿砂船螺旋桨空泡剥蚀研究 被引量：1
6
作者 左成魁 黄红波 +3 位作者 韩用波 顾湘男 马艳 曾志波 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期1608-1619,共12页
为解决某超大型矿砂船螺旋桨梢部随边剥蚀问题,在中国船舶科学研究中心大型循环水槽中开展了全附体船舶带螺旋桨模型的空泡与脉动压力特性研究,确认了实船螺旋桨空泡剥蚀产生的原因,并基于产生剥蚀空泡的动态特征,设计了三种不同解决方... 为解决某超大型矿砂船螺旋桨梢部随边剥蚀问题,在中国船舶科学研究中心大型循环水槽中开展了全附体船舶带螺旋桨模型的空泡与脉动压力特性研究,确认了实船螺旋桨空泡剥蚀产生的原因,并基于产生剥蚀空泡的动态特征,设计了三种不同解决方案,期望改善矿砂船螺旋桨空泡运动行为,降低空泡剥蚀风险。试验结果表明:对原螺旋桨压力面导边0.6R~1.0R削边处理,可增加空泡体积与稳定性,明显改善原螺旋桨叶梢空泡动态行为,降低剥蚀风险;新设计的Eppler剖面螺旋桨,可产生无害的空泡形态,避免了空泡剥蚀的产生。 展开更多
关键词 空泡剥蚀 空泡动态行为 船舶螺旋桨
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冰阻塞诱导的连体涡空泡及其发生机理分析 被引量：1
7
作者 薛庆雨 武珅 +1 位作者 顾湘男 翟树成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2020年第5期90-95,共6页
[目的]连体涡空泡会导致螺旋桨诱导船体激振力急剧上升。因破冰船螺旋桨的负荷通常较大,再加之浮冰阻塞的复杂影响,发生连体涡空泡的风险较高,需要对其作用机理予以探索性的分析。[方法]在大型空泡水筒中开展机理性试验,并结合数值模拟... [目的]连体涡空泡会导致螺旋桨诱导船体激振力急剧上升。因破冰船螺旋桨的负荷通常较大,再加之浮冰阻塞的复杂影响,发生连体涡空泡的风险较高,需要对其作用机理予以探索性的分析。[方法]在大型空泡水筒中开展机理性试验,并结合数值模拟手段,引入“皮鲁埃特效应”对连体涡空泡周围的流场进行详细研究。[结果]结果显示:当冰模型下端面至螺旋桨轴中心的距离H为桨模型直径D的0.25倍时,调节冰模型与螺旋桨的轴向位置可以诱发连体涡空泡;当H=0.5D时,连体涡空泡始终未发生。[结论]分析表明,较强的水动力相互作用、涡系结构以及“皮鲁埃特效应”是冰阻塞作用下螺旋桨连体涡空泡形成的机理。 展开更多
关键词 冰阻塞 连体涡空泡 涡系结构 皮鲁埃特效应
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